WO2020169662A1 - Steer-by-wire steering system with sensor-based determination of track rod forces in order to generate road feedback - Google Patents

Steer-by-wire steering system with sensor-based determination of track rod forces in order to generate road feedback Download PDF

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WO2020169662A1
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steering
bearing
steering gear
steer
gear housing
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PCT/EP2020/054348
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András ILLÉS
Wolfram RAITHER
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Thyssenkrupp Presta Ag
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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    • F16C2326/24—Steering systems, e.g. steering rods or columns

Definitions

  • the present invention relates to a steer-by-wire steering system for a motor vehicle with the features of the preamble of claim 1 and a method for determining tie rod forces for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle with the features of the preamble of claim 14.
  • the position of the steered wheels is not directly coupled to the steering input means, for example a steering wheel.
  • the driver's steering request is picked up by a steering angle sensor, and depending on the driver's steering request, the position of the steered wheels is regulated via a steering actuator.
  • a mechanical connection to the wheels is not provided, so that no immediate force feedback is transmitted to the driver after the steering wheel is operated.
  • a correspondingly adapted feedback for example when parking or driving straight ahead, with a response adapted to the vehicle's reaction, is different depending on the vehicle manufacturer
  • Steering torque is desired as force feedback is provided.
  • reaction forces act as transverse forces on the steering gear, which the feedback actuator in the form of a counter to the steering direction imitates set moments.
  • the driver experiences a steering feel that can be predetermined.
  • FBA feedback actuator
  • the feedback properties of the steering are determined by the tie rod force that acts on the tie rods that are connected to the wheels via the chassis.
  • approaches for estimating the tie rod force on the basis of an electromechanical steering system state are generally unsuitable for steer-by-wire steering gears, as these can have high push-through forces or even self-locking.
  • a direct measurement of the force exerted by the wheel on the steering on the tie rods or on the setting device of the steering actuator by means of force sensors is associated with high costs.
  • This task is of a steer-by-wire steering system of a motor vehicle with the features of claim 1 and a method for
  • a steer-by-wire steering system for a motor vehicle comprising an electronically controllable steering actuator which acts on the steered wheels via tie rods and has a steering gear located in the load path of forces acting on the tie rods, the steering gear at least one Has bearing which supports the steering gear in a steering gear housing surrounding the steering gear, wherein at least one elastic element is arranged between the bearing and the steering gear housing, which the bearing in the direction of the load path in the Steering gear housing supported.
  • At least one sensor is provided which is set up to measure a change in the position of the bearing in the steering gear housing caused by a force exerted on the tie rods. Since the displacements of the bearing are typically small in
  • the at least one sensor is preferably an inductive displacement sensor.
  • the electronically controllable steering actuator has an electric motor and the steering gear has a mechanical one
  • Transmission stage causes an axial movement of a steering rod to which the tie rods are connected.
  • the at least one elastic element is preferably a corrugated spring, plate spring and / or plastic sleeve.
  • the bearing is preferably formed at least partially from ferromagnetic material.
  • the sensor is preferably designed to detect a change in the position of the bearing in the steering gear housing parallel to the axial movement of the
  • At least two sensors are arranged in order to measure a tilting of the bearing in the steering gear housing.
  • the steering gear has a ball screw drive with a ball nut and threaded rod and the bearing is a roller bearing that enables the ball nut to rotate in the steering gear housing, the at least one elastic element between the roller bearing outer ring and
  • Steering gear housing is arranged and the at least one sensor measures the distance between the sensor and the outer ring. It is advantageous if the at least one elastic element is an annular wave spring.
  • the roller bearing is preferably a ball bearing.
  • Handlebar is formed.
  • Preferably three sensors are included, which in the circumferential direction to
  • the axis of rotation of the ball nut are arranged at 90 ° apart.
  • the steer-by-Wi re steering system preferably has a feedback actuator, which can be acted upon by a driver with a driver's request for a steering angle via a steering input device and a feedback signal to the steering input device as a reaction to the driver's request and a driving status Motor vehicle issues.
  • the driving condition is determined by the
  • a method for determining tie rod forces for a steer-by-wire steering system comprising an electronically controllable steering actuator which acts on the steered wheels via tie rods and which has a steering gear that is in the load path of forces acting on the tie rods, wherein the steering gear has at least one bearing which supports the steering gear in a steering gear housing surrounding the steering gear, with at least one elastic element being arranged between the bearing and the steering gear housing, which the bearing in the direction of the load path in the steering gear housing supported, and wherein at least one sensor is provided for determining the tie rod forces, wherein the method comprises the following steps:
  • the method is particularly simple and allows the use of inexpensive sensors.
  • the steer-by-wire steering system preferably comprises a feedback actuator, which is controlled by a driver via a steering input device with a
  • the at least one sensor is an inductive displacement sensor and the bearing is at least partially off
  • the electronically controllable steering actuator preferably has an electric motor and the steering gear has a mechanical transmission stage, the electric motor causing an axial movement of a steering rod to which the tie rods are connected via the mechanical transmission stage.
  • At least two sensors are preferably included, which are set up to measure a change in the position of the bearing in the steering gear housing parallel to the axial movement of the steering rod and a tilting of the bearing.
  • the steering gear has a ball screw drive with a ball nut and threaded rod and the bearing is a ball bearing that enables the ball nut to rotate in the steering gear housing, the at least one elastic element between the ball bearing outer ring and
  • Steering gear housing is arranged and the at least one sensor measures the distance between the sensor and the outer ring.
  • the inner ring of the roller bearing is preferably formed by the ball nut and the threaded rod of the ball screw drive on the handlebar
  • the at least one elastic element an annular wave spring. It is also advantageous if three sensors are provided, which rotate in the circumferential direction to the axis of rotation of the ball nut by 90 ° are spaced apart.
  • Fig. 2 a longitudinal section through a ball screw of a steering actuator of the steer-by-wire steering system
  • FIG. 3 a detailed view of FIG. 2.
  • a steer-by-wire steering system 1 is shown in FIG.
  • a rotation angle sensor (not shown) is attached to a steering shaft 2 and detects the driver steering angle applied by rotating a steering input means 3, which in the example is designed as a steering wheel. However, a steering torque can also be recorded.
  • a joystick can serve as a steering input means.
  • a feedback actuator 4 is attached to the steering shaft 2, which is used to simulate the feedback from the roadway 60 on the steering wheel 3 and thus to give the driver feedback on the steering and driving behavior of the vehicle.
  • An electric steering actuator 5, which controls the position of the steered wheels 6, is activated as a function of the signal from the rotation angle sensor and other input variables.
  • the steering actuator 5 acts indirectly on the steered wheels 6 via a steering rod steering gear 7, as well as tie rods 8 and other components.
  • the steering rod steering gear has a ball screw 9.
  • the steering actuator 5 comprises an electric motor 10 which drives a ball nut 12 of the ball screw drive 9 via a belt drive 11.
  • a rotation of the ball nut 12 sets a threaded spindle of the ball screw drive 13, which is part of a handlebar 14, in an axial movement, which ultimately causes a steering movement for the motor vehicle.
  • FIG. 2 shows in detail the ball screw 9 with a steering gear housing 15 rotatably mounted ball nut 12.
  • ball bearings 16, 17 are provided at both ends of the ball nut in the direction of the axis of rotation 100.
  • the ball bearings 16, 17 have balls 18 as rolling elements, which are arranged between the inner and outer rings.
  • the ball nut 12 forms the respective inner ring 160, 170.
  • the two outer rings of the roller bearings 161, 171 are axially pretensioned in the steering housing 15 with annular corrugated springs 19 and are spring-loaded.
  • the corrugated springs 19 are each on the outwardly facing end face of the outer rings
  • Three sensors 20, 21, 22 are provided which measure the position of one of the two outer rings 161 of a ball bearing 16 in the steering gear housing 15. In the circumferential direction to the axis of rotation 100, the sensors are spaced apart by 90 °, i. H. two sensors are arranged on opposite sides and a third sensor is placed in between in the circumferential direction.
  • the sensors 20, 21, 22 are at the level of the outer ring 161, seen in the radial direction to the axis of rotation 100.
  • the sensors 20, 21, 22 are aligned at the end with the ball bearing 16 and are designed to measure the distance between the outer ring 161 and the respective sensor 20, 21 To measure 22 in an axis parallel to the axis of rotation 100.
  • the sensors 20, 21, 22 are preferably inductive displacement sensors.
  • the outer ring consists of a ferromagnetic material, so that the distance between the outer ring 161 and the sensor
  • the sensors 20,21,22 can be measured. Since the sensors 20,21,22 can be outside of the steering gear housing 15, this is preferably made of aluminum and does not affect the distance measurements. As shown in FIG. 3, the sensors 22 thus measure the position and tilt of the outer ring 161 along the axis of rotation 100, the position and the tilt being a measure for the tie rod force applied to the tie rod.
  • the change in the tie rod force AF is determined by measuring the relative displacement Ax and taking into account the force-displacement characteristic of the wave spring, with force components resulting from the engine torque and any further reaction forces being taken into account. Since the
  • Displacements of the outer ring Ax are typically small compared to the steering stroke, particularly inexpensive displacement sensors can be used.
  • tie rod forces below the push-through force can also be measured, so that the concept can also be applied to steering actuators with high system friction or self-locking.
  • This principle for determining the tie rod forces can be implemented in every mechanical transmission stage of a steer-by-wire steering gear, which is located in the load path of the tie rod forces, and one or more elastic elements (e.g. corrugated spring, disc spring, plastic sleeve, ... ), which are connected to the steering gear housing or another component.
  • the invention is therefore not based on the presence of

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Abstract

The invention relates to a steer-by-wire steering system (1) for a motor vehicle, comprising a steering adjuster (5) which can be electronically regulated and acts on the steered wheels (6) via track rods (8) and which has a steering gear (7) that is located in the load path of forces acting on the track rods (8). The steering gear (7) has at least one bearing (16, 17) which supports the steering gear (7) in a steering gear housing (15) that surrounds the steering gear, and at least one elastic element (19) which supports the bearing (16, 17) in the direction of the load path in the steering gear housing (15) is arranged between the bearing (16, 17) and the steering gear housing (15). At least one sensor (20, 21, 22) is provided which is designed to measure a change in the position of the bearing (16) in the steering gear housing (15), said change being produced by a force exerted on the track rods (9).

Description

Steer-by-Wire Lenksystem mit sensorbasierter Bestimmung der Spurstangenkräfte zur Erzeugung einer Straßenrückmeldung Steer-by-wire steering system with sensor-based determination of the tie rod forces to generate road feedback
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Bestimmung von Spurstangenkräfte für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 14. The present invention relates to a steer-by-wire steering system for a motor vehicle with the features of the preamble of claim 1 and a method for determining tie rod forces for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle with the features of the preamble of claim 14.
Bei Steer-by-Wire-Lenksystemen ist die Stellung der gelenkten Räder nicht direkt mit dem Lenkeingabemittel, beispielsweise einem Lenkrad, gekoppelt.In steer-by-wire steering systems, the position of the steered wheels is not directly coupled to the steering input means, for example a steering wheel.
Es besteht eine Verbindung zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern über elektrische Signale. Der Fahrerlenkwunsch wird von einem Lenkwinkel sensor abgegriffen, und in Abhängigkeit von dem Fahrerlenkwunsch wird über einen Lenksteller die Stellung der gelenkten Räder geregelt. Eine mechanische Verbindung zu den Rädern ist nicht vorgesehen, sodass nach Betätigung des Lenkrads keine unmittelbare Kraft-Rückmeldung an den Fahrer übermittelt wird. Allerdings ist eine entsprechend angepasste Rückmeldung, beispiels weise beim Parken oder bei einer Geradeausfahrt, bei der ein der Fahrzeug reaktion angepasstes, je nach Fahrzeughersteller unterschiedliches There is a connection between the steering wheel and the steered wheels via electrical signals. The driver's steering request is picked up by a steering angle sensor, and depending on the driver's steering request, the position of the steered wheels is regulated via a steering actuator. A mechanical connection to the wheels is not provided, so that no immediate force feedback is transmitted to the driver after the steering wheel is operated. However, a correspondingly adapted feedback, for example when parking or driving straight ahead, with a response adapted to the vehicle's reaction, is different depending on the vehicle manufacturer
Lenkmoment als Kraft-Rückmeldung gewünscht ist, vorgesehen. Bei einer Kurvenfahrt wirken Reaktionskräfte als Querkräfte auf das Lenkgetriebe, welche der Feedback-Aktuator in Form eines der Lenkrichtung entgegen- gesetzten Moments nachbildet. Der Fahrer erfährt ein dadurch vorgebbares Lenkgefühl. Um bei Steer-by-Wire-Lenkungen die Rückwirkungen der Straße auf das Lenkrad zu simulieren, ist es notwendig, am Lenkrad oder der Lenk säule einen Feedback-Aktuator (FBA) vorzusehen, welcher in Abhängigkeit von den gewünschten Rückwirkungen der Lenkhandhabe ein Lenkgefühl aufprägt. Steering torque is desired as force feedback is provided. When cornering, reaction forces act as transverse forces on the steering gear, which the feedback actuator in the form of a counter to the steering direction imitates set moments. The driver experiences a steering feel that can be predetermined. In order to simulate the repercussions of the road on the steering wheel with steer-by-wire steering, it is necessary to provide a feedback actuator (FBA) on the steering wheel or the steering column, which impresses a steering feeling depending on the desired repercussions of the steering handle .
Herkömmlicherweise werden die Rückmeldungseigenschaften der Lenkung durch die Spurstangenkraft bestimmt, die auf die Spurstangen wirkt, welche über das Fahrwerk an die Räder angebunden sind. Ansätze zur Abschätzung der Spurstangenkraft auf Basis eines elektromechanischen Lenksystem zustandes sind jedoch für Steer-by-Wire-Lenkgetriebe im Allgemeinen ungeeignet, da diese hohe Durchschiebekräfte oder sogar Selbsthemmung aufweisen können. Andererseits ist eine direkte Messung der vom Rad auf die Lenkung ausgeübten Kraft an den Spurstangen oder an der Stelleinrichtung des Lenkaktuators mittels Kraftsensoren mit hohen Kosten verbunden. Conventionally, the feedback properties of the steering are determined by the tie rod force that acts on the tie rods that are connected to the wheels via the chassis. However, approaches for estimating the tie rod force on the basis of an electromechanical steering system state are generally unsuitable for steer-by-wire steering gears, as these can have high push-through forces or even self-locking. On the other hand, a direct measurement of the force exerted by the wheel on the steering on the tie rods or on the setting device of the steering actuator by means of force sensors is associated with high costs.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steer-by-Wire It is therefore the object of the present invention to provide a steer-by-wire
Lenksystem und ein Verfahren zur Bestimmung einer Spurstangenkraft für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeuges anzugeben, die eine genauere und kostengünstigere Bestimmung der Spurstangenkraft erlauben und somit ein verbessertes Lenkgefühl ermöglichen. To specify a steering system and a method for determining a tie rod force for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, which allow a more precise and more cost-effective determination of the tie rod force and thus enable an improved steering feel.
Diese Aufgabe wird von einem Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahr zeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren zur This task is of a steer-by-wire steering system of a motor vehicle with the features of claim 1 and a method for
Bestimmung einer Spurstangenkraft für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. In den Determination of a tie rod force for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle with the features of claim 14 solved. In the
Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung genannt. Advantageous further developments of the invention are mentioned.
Demnach ist ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug umfassend einen über Spurstangen auf die gelenkten Räder wirkenden elektronisch regelbaren Lenksteller, der ein Lenkgetriebe aufweist, das sich im Lastpfad von auf die Spurstangen wirkenden Kräften befindet, vorgesehen, wobei das Lenkgetriebe wenigstens ein Lager aufweist, das das Lenkgetriebe in einem das Lenkgetriebe umgebenden Lenkgetriebegehäuse lagert, wobei zwischen dem Lager und dem Lenkgetriebegehäuse wenigstens ein elastisches Element angeordnet ist, das das Lager in Richtung des Lastpfades in dem Lenkgetriebegehäuse abstützt. Wenigstens ein Sensor ist vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, eine durch eine auf die Spurstangen ausgeübte Kraft hervorgerufene Veränderung der Lage des Lagers in dem Lenkgetriebegehäuse zu messen. Da die Verschiebungen des Lagers typischerweise klein im Accordingly, a steer-by-wire steering system for a motor vehicle is provided, comprising an electronically controllable steering actuator which acts on the steered wheels via tie rods and has a steering gear located in the load path of forces acting on the tie rods, the steering gear at least one Has bearing which supports the steering gear in a steering gear housing surrounding the steering gear, wherein at least one elastic element is arranged between the bearing and the steering gear housing, which the bearing in the direction of the load path in the Steering gear housing supported. At least one sensor is provided which is set up to measure a change in the position of the bearing in the steering gear housing caused by a force exerted on the tie rods. Since the displacements of the bearing are typically small in
Vergleich zum Lenkhub sind, können besonders kostengünstige Sensoren verwendet werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen Spurstangenkraft schätzung können auch Spurstangenkräfte unterhalb der Durchschiebekraft gemessen werden, sodass das Konzept auch auf Lenkaktuatoren mit hoher Systemreibung oder Selbsthemmung anwendbar ist. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Sensor ein induktiver Wegsensor. Compared to the steering stroke, particularly inexpensive sensors can be used. In contrast to conventional tie rod force estimation, tie rod forces below the push-through force can also be measured, so that the concept can also be used on steering actuators with high system friction or self-locking. The at least one sensor is preferably an inductive displacement sensor.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der elektronisch regelbare Lenksteller einen Elektromotor und das Lenkgetriebe eine mechanische In a preferred embodiment, the electronically controllable steering actuator has an electric motor and the steering gear has a mechanical one
Übersetzungsstufe auf, wobei der Elektromotor über die mechanische Gear ratio on, with the electric motor via the mechanical
Übersetzungsstufe eine Axialbewegung einer Lenkstange bewirkt, an die die Spurstangen angebunden sind. Transmission stage causes an axial movement of a steering rod to which the tie rods are connected.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine elastische Element eine Wellfeder, Tellerfeder und/oder Kunststoffhülse. The at least one elastic element is preferably a corrugated spring, plate spring and / or plastic sleeve.
Das Lager ist bevorzugt zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material gebildet. The bearing is preferably formed at least partially from ferromagnetic material.
Vorzugsweise ist der Sensor dazu eingerichtet, eine Veränderung der Lage des Lagers in dem Lenkgetriebegehäuse parallel zur Axialbewegung der The sensor is preferably designed to detect a change in the position of the bearing in the steering gear housing parallel to the axial movement of the
Lenkstange zu messen. Measure handlebar.
Es ist vorteilhaft, wenn wenigstens zwei Sensoren angeordnet sind, um eine Verkippung des Lagers in dem Lenkgetriebegehäuse zu messen. It is advantageous if at least two sensors are arranged in order to measure a tilting of the bearing in the steering gear housing.
In einer Ausführungsform weist das Lenkgetriebe einen Kugelgewindetrieb mit Kugelmutter und Gewindestange auf und das Lager ist ein Wälzlager, das eine Rotation der Kugelmutter in dem Lenkgetriebegehäuse ermöglicht, wobei das wenigstens eine elastische Element zwischen Wälzlageraußenring und In one embodiment, the steering gear has a ball screw drive with a ball nut and threaded rod and the bearing is a roller bearing that enables the ball nut to rotate in the steering gear housing, the at least one elastic element between the roller bearing outer ring and
Lenkgetriebegehäuse angeordnet ist und der wenigstens eine Sensor den Abstand zwischen Sensor und Außenring misst. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das wenigstens eine elastische Element eine ringförmige Wellfeder ist. Vorzugweise ist das Wälzlager ein Kugellager. Steering gear housing is arranged and the at least one sensor measures the distance between the sensor and the outer ring. It is advantageous if the at least one elastic element is an annular wave spring. The roller bearing is preferably a ball bearing.
Es ist vorteilhaft, wenn der Innenring des Wälzlagers durch die Kugelmutter gebildet ist und die Gewindestange des Kugelgewindetriebs auf der It is advantageous if the inner ring of the roller bearing is formed by the ball nut and the threaded rod of the ball screw on the
Lenkstange ausgebildet ist. Handlebar is formed.
Vorzugsweise sind drei Sensoren umfasst, die in Umfangsrichtung zur Preferably three sensors are included, which in the circumferential direction to
Rotationsachse der Kugelmutter um 90° beabstandet angeordnet sind. The axis of rotation of the ball nut are arranged at 90 ° apart.
Bevorzugt weist das Steer-by-Wi re- Lenksystem einen Feedback-Aktuator auf, der über ein Lenkeingabemittel von einem Fahrer mit einem Fahrerwunsch für einen Lenkwinkel beaufschlagt werden kann und ein Feedback-Signal an das Lenkeingabemittel als Reaktion auf den Fahrerwunsch und einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ausgibt. Der Fahrzustand wird dabei mittels der The steer-by-Wi re steering system preferably has a feedback actuator, which can be acted upon by a driver with a driver's request for a steering angle via a steering input device and a feedback signal to the steering input device as a reaction to the driver's request and a driving status Motor vehicle issues. The driving condition is determined by the
bestimmten Spurstangenkraft abgebildet. specific tie rod force mapped.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Bestimmung von Spurstangenkräfte für ein Steer-by-Wire Lenksystem vorgesehen, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem einen über Spurstangen auf die gelenkten Räder wirkenden elektronisch regelbaren Lenksteller umfasst, der ein Lenkgetriebe aufweist, das sich im Lastpfad von auf die Spurstangen wirkenden Kräften befindet, wobei das Lenkgetriebe wenigstens ein Lager aufweist, das das Lenkgetriebe in einem das Lenkgetriebe umgebenden Lenkgetriebegehäuse lagert, wobei zwischen dem Lager und dem Lenkgetriebegehäuse wenigstens ein elastisches Element angeordnet ist, das das Lager in Richtung des Lastpfades in dem Lenkgetriebe gehäuse abstützt, und wobei wenigstens ein Sensor zum Bestimmen der Spurstangenkräfte vorgesehen ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Furthermore, a method for determining tie rod forces for a steer-by-wire steering system is provided, the steer-by-wire steering system comprising an electronically controllable steering actuator which acts on the steered wheels via tie rods and which has a steering gear that is in the load path of forces acting on the tie rods, wherein the steering gear has at least one bearing which supports the steering gear in a steering gear housing surrounding the steering gear, with at least one elastic element being arranged between the bearing and the steering gear housing, which the bearing in the direction of the load path in the steering gear housing supported, and wherein at least one sensor is provided for determining the tie rod forces, wherein the method comprises the following steps:
• Messen der Lage des Lagers in dem Lenkgetriebegehäuse mittels des wenigstens einen Sensors, • Measuring the position of the bearing in the steering gear housing by means of the at least one sensor,
• Bestimmen einer Spurstangenkraft mittels der gemessenen Lage des • Determination of a tie rod force using the measured position of the
Lagers und einer bekannten Kraft-Weg-Kennlinie des wenigstens einen elastischen Elementes. Das Verfahren ist besonders einfach und erlaubt die Verwendung von kostengünstigen Sensoren. Bearing and a known force-displacement curve of the at least one elastic element. The method is particularly simple and allows the use of inexpensive sensors.
Vorzugsweise umfasst das Steer-by-Wire-Lenksystem einen Feedback- Aktuator, der über ein Lenkeingabemittel von einem Fahrer mit einem The steer-by-wire steering system preferably comprises a feedback actuator, which is controlled by a driver via a steering input device with a
Fahrerwunsch für einen Lenkwinkel beaufschlagt werden kann und ein Driver request for a steering angle can be applied and a
Feedback-Signal an das Lenkeingabemittel als Reaktion auf den Fahrerwunsch und einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ausgibt, wobei der Fahrzustand zumindest teilweise mittels der Spurstangenkraft bestimmt wird. Outputs a feedback signal to the steering input means in response to the driver's request and a driving state of the motor vehicle, the driving state being at least partially determined by means of the tie rod force.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens ein Sensor ein induktiver Wegsensor und das Lager ist zumindest teilweise aus In a preferred embodiment, the at least one sensor is an inductive displacement sensor and the bearing is at least partially off
ferromagnetischem Material gebildet. formed ferromagnetic material.
Vorzugsweise weist der elektronisch regelbare Lenksteller einen Elektromotor und das Lenkgetriebe eine mechanische Übersetzungsstufe auf, wobei der Elektromotor über die mechanische Übersetzungsstufe eine Axialbewegung einer Lenkstange bewirkt, an die die Spurstangen angebunden sind. The electronically controllable steering actuator preferably has an electric motor and the steering gear has a mechanical transmission stage, the electric motor causing an axial movement of a steering rod to which the tie rods are connected via the mechanical transmission stage.
Bevorzugt sind wenigstens zwei Sensoren umfasst, die dazu eingerichtet sind, eine Veränderung der Lage des Lagers in dem Lenkgetriebegehäuse parallel zur Axialbewegung der Lenkstange sowie eine Verkippung des Lagers zu messen. At least two sensors are preferably included, which are set up to measure a change in the position of the bearing in the steering gear housing parallel to the axial movement of the steering rod and a tilting of the bearing.
In einer Ausführungsform weist das Lenkgetriebe einen Kugelgewindetrieb mit Kugelmutter und Gewindestange auf und das Lager ist ein Kugellager, das eine Rotation der Kugelmutter in dem Lenkgetriebegehäuse ermöglicht, wobei das wenigstens eine elastische Element zwischen Kugellageraußenring und In one embodiment, the steering gear has a ball screw drive with a ball nut and threaded rod and the bearing is a ball bearing that enables the ball nut to rotate in the steering gear housing, the at least one elastic element between the ball bearing outer ring and
Lenkgetriebegehäuse angeordnet ist und der wenigstens eine Sensor den Abstand zwischen Sensor und Außenring misst. Steering gear housing is arranged and the at least one sensor measures the distance between the sensor and the outer ring.
Vorzugsweise ist der Innenring des Wälzlagers durch die Kugelmutter gebildet und die Gewindestange des Kugelgewindetriebs auf der Lenkstange The inner ring of the roller bearing is preferably formed by the ball nut and the threaded rod of the ball screw drive on the handlebar
ausgebildet und das wenigstens eine elastische Element eine ringförmige Wellfeder. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn drei Sensoren vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung zur Rotationsachse der Kugelmutter um 90° beabstandet angeordnet sind. formed and the at least one elastic element an annular wave spring. It is also advantageous if three sensors are provided, which rotate in the circumferential direction to the axis of rotation of the ball nut by 90 ° are spaced apart.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Components of the same type or having the same effect are denoted by the same reference symbols in the figures. It
zeigen : demonstrate :
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems, 1: a schematic representation of a steer-by-wire steering system,
Fig. 2: einen Längsschnitt durch einen Kugelgewindetrieb eines Lenk stellers des Steer-by-Wire Lenksystems, sowie Fig. 2: a longitudinal section through a ball screw of a steering actuator of the steer-by-wire steering system, and
Fig. 3: eine Detailansicht der Figur 2. FIG. 3: a detailed view of FIG. 2.
In der Figur 1 ist ein Steer-by-Wire-Lenksystem 1 gezeigt. An einer Lenkwelle 2 ist ein nicht dargestellter Drehwinkelsensor angebracht, welcher das durch Drehen eines Lenkeingabemittels 3, welches im Beispiel als Lenkrad ausge bildet ist, aufgebrachten Fahrerlenkwinkel erfasst. Es kann aber zusätzlich auch ein Lenkmoment erfasst werden. Als Lenkeingabemittel kann ein Joy stick dienen. Des Weiteren ist an der Lenkwelle 2 ein Feedback-Aktuator 4 angebracht, welcher dazu dient, die Rückwirkungen von der Fahrbahn 60 auf das Lenkrad 3 zu simulieren und somit dem Fahrer eine Rückmeldung über das Lenk- und Fahrverhalten des Fahrzeugs zu geben. In Abhängigkeit von dem Signal des Drehwinkelsensors sowie weiteren Eingangsgrößen wird ein elektrischer Lenksteller 5 angesteuert, welcher die Stellung der gelenkten Räder 6 steuert. Der Lenksteller 5 wirkt über ein Lenkstangen-Lenkgetriebe 7, sowie über Spurstangen 8 und anderen Bauteilen mittelbar auf die gelenkten Räder 6. In der hier dargestellten Ausführungsform weist das Lenkstangen- Lenkgetriebe einen Kugelgewindetrieb 9 auf. Der Lenksteller 5 umfasst einen Elektromotor 10, der über einen Riementrieb 11 eine Kugelmutter 12 des Kugelgewindetriebs 9 antreibt. Eine Drehung der Kugelmutter 12 versetzt eine Gewindespindel des Kugelgewindetriebs 13, die Teil einer Lenkstange 14 ist, in eine Axialbewegung, die letztlich eine Lenkbewegung für das Kraftfahrzeug bewirkt. A steer-by-wire steering system 1 is shown in FIG. A rotation angle sensor (not shown) is attached to a steering shaft 2 and detects the driver steering angle applied by rotating a steering input means 3, which in the example is designed as a steering wheel. However, a steering torque can also be recorded. A joystick can serve as a steering input means. Furthermore, a feedback actuator 4 is attached to the steering shaft 2, which is used to simulate the feedback from the roadway 60 on the steering wheel 3 and thus to give the driver feedback on the steering and driving behavior of the vehicle. An electric steering actuator 5, which controls the position of the steered wheels 6, is activated as a function of the signal from the rotation angle sensor and other input variables. The steering actuator 5 acts indirectly on the steered wheels 6 via a steering rod steering gear 7, as well as tie rods 8 and other components. In the embodiment shown here, the steering rod steering gear has a ball screw 9. The steering actuator 5 comprises an electric motor 10 which drives a ball nut 12 of the ball screw drive 9 via a belt drive 11. A rotation of the ball nut 12 sets a threaded spindle of the ball screw drive 13, which is part of a handlebar 14, in an axial movement, which ultimately causes a steering movement for the motor vehicle.
Figur 2 zeigt im Detail den Kugelgewindetrieb 9 mit in einem Lenkgetriebe- gehäuse 15 drehbar gelagerter Kugelmutter 12. Zur Lagerung der Kugelmutter 12 sind an beiden Enden der Kugelmutter in Richtung der Drehachse 100 Kugellager 16,17 vorgesehen. Die Kugellager 16,17 weisen Kugeln 18 als Wälzkörper auf, die zwischen Innen- und Außenring angeordnet sind. Die Kugelmutter 12 bildet dabei den jeweiligen Innenring 160,170 aus. Die beiden Außenringe der Wälzlager 161,171 sind mit ringförmigen Wellfedern 19 axial im Lenkgehäuse 15 vorgespannt und gefedert gelagert. Die Wellfedern 19 sind dabei jeweils auf der nach außen zeigenden Stirnseite der Außenringe Figure 2 shows in detail the ball screw 9 with a steering gear housing 15 rotatably mounted ball nut 12. For mounting the ball nut 12, ball bearings 16, 17 are provided at both ends of the ball nut in the direction of the axis of rotation 100. The ball bearings 16, 17 have balls 18 as rolling elements, which are arranged between the inner and outer rings. The ball nut 12 forms the respective inner ring 160, 170. The two outer rings of the roller bearings 161, 171 are axially pretensioned in the steering housing 15 with annular corrugated springs 19 and are spring-loaded. The corrugated springs 19 are each on the outwardly facing end face of the outer rings
161,171, zwischen Lenkgetriebegehäuse 15 und Außenring 161,171 161,171, between steering gear housing 15 and outer ring 161,171
angeordnet. Es sind drei Sensoren 20,21,22 vorgesehen, die die Lage eines der beiden Außenringe 161 eines Kugellagers 16 in dem Lenkgetriebegehäuse 15 messen. In Umfangsrichtung zur Rotationsachse 100 liegen die Sensoren um 90° beabstandet, d. h. zwei Sensoren sind auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet und ein dritter Sensor ist in Umfangsrichtung dazwischen platziert. Die Sensoren 20,21,22 liegen dabei in Radialrichtung zur Rotationsachse 100 gesehen auf Höhe des Außenringes 161. Die Sensoren 20,21,22 sind dabei stirnseitig zum Kugellager 16 ausgerichtet und dazu eingerichtet, den Abstand des Außenringes 161 zum jeweiligen Sensor 20,21,22 in einer Achse parallel zur Rotationsachse 100 zu messen. Die Sensoren 20,21,22 sind bevorzugt induktive Wegsensoren. Der Außenring besteht aus einem ferromagnetischen Material, so dass sich der Abstand zwischen Außenring 161 und Sensor arranged. Three sensors 20, 21, 22 are provided which measure the position of one of the two outer rings 161 of a ball bearing 16 in the steering gear housing 15. In the circumferential direction to the axis of rotation 100, the sensors are spaced apart by 90 °, i. H. two sensors are arranged on opposite sides and a third sensor is placed in between in the circumferential direction. The sensors 20, 21, 22 are at the level of the outer ring 161, seen in the radial direction to the axis of rotation 100. The sensors 20, 21, 22 are aligned at the end with the ball bearing 16 and are designed to measure the distance between the outer ring 161 and the respective sensor 20, 21 To measure 22 in an axis parallel to the axis of rotation 100. The sensors 20, 21, 22 are preferably inductive displacement sensors. The outer ring consists of a ferromagnetic material, so that the distance between the outer ring 161 and the sensor
20,21,22 messen lässt. Da die Sensoren 20,21,22 außerhalb des Lenk getriebegehäuses 15 liegen können, ist dieses bevorzugt aus Aluminium gebildet und beeinflusst die Abstandsmessungen nicht. Wie in Figur 3 dargestellt ist, messen die Sensoren 22 somit die Lage sowie eine Verkippung des Außenringes 161 entlang der Rotationsachse 100, wobei die Lage und die Verkippung ein Maß für die an der Spurstange anliegende Spurstangenkraft ist. Die Änderung der Spurstangenkraft AF wird dabei durch Messung der relativen Verschiebung Ax und Berücksichtigung der Kraft-Weg-Kennlinie der Wellfeder bestimmt, wobei aus dem Motormoment resultierende Kraftanteile und allfällige weitere Reaktionskräfte berücksichtigt werden. Da die 20,21,22 can be measured. Since the sensors 20,21,22 can be outside of the steering gear housing 15, this is preferably made of aluminum and does not affect the distance measurements. As shown in FIG. 3, the sensors 22 thus measure the position and tilt of the outer ring 161 along the axis of rotation 100, the position and the tilt being a measure for the tie rod force applied to the tie rod. The change in the tie rod force AF is determined by measuring the relative displacement Ax and taking into account the force-displacement characteristic of the wave spring, with force components resulting from the engine torque and any further reaction forces being taken into account. Since the
Verschiebungen des Außenringes Ax typischerweise klein im Vergleich zum Lenkhub sind, können besonders kostengünstige Wegsensoren verwendet werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen Spurstangenkraftschätzung können auch Spurstangenkräfte unterhalb der Durchschiebekraft gemessen werden, sodass das Konzept auch auf Lenkaktuatoren mit hoher Systemreibung oder Selbsthemmung anwendbar ist. Displacements of the outer ring Ax are typically small compared to the steering stroke, particularly inexpensive displacement sensors can be used. In contrast to conventional tie rod force estimation, tie rod forces below the push-through force can also be measured, so that the concept can also be applied to steering actuators with high system friction or self-locking.
Dieses Prinzip zur Bestimmung der Spurstangenkräfte lässt sich in jeder mechanischen Übersetzungsstufe eines Steer-by-Wire-Lenkgetriebes umsetzen, die sich im Lastpfad der Spurstangenkräfte befindet, und ein oder mehrere elastische Elemente (z. B. Wellfeder, Tellerfeder, Kunststoffhülse, ...) aufweist, die an das Lenkgetriebegehäuse oder eine weitere Komponente angebunden sind. Die Erfindung ist daher nicht auf das Vorliegen von This principle for determining the tie rod forces can be implemented in every mechanical transmission stage of a steer-by-wire steering gear, which is located in the load path of the tie rod forces, and one or more elastic elements (e.g. corrugated spring, disc spring, plastic sleeve, ... ), which are connected to the steering gear housing or another component. The invention is therefore not based on the presence of
Kugelgewindetrieben beschränkt. Ball screws limited.

Claims

1 Patentansprüche 1 claims
1. Steer-by-Wire-Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend einen über Spurstangen (8) auf die gelenkten Räder (6) wirkenden elektronisch regelbaren Lenksteller (5), der ein Lenkgetriebe (7) aufweist, das sich im Lastpfad von auf die Spurstangen (8) wirkenden Kräften befindet, wobei das Lenkgetriebe (7) wenigstens ein Lager (16,17) aufweist, das das Lenkgetriebe (7) in einem das Lenkgetriebe umgebenden Lenkgetriebe gehäuse (15) lagert, wobei zwischen dem Lager (16,17) und dem 1. Steer-by-wire steering system (1) for a motor vehicle comprising an electronically controllable steering actuator (5) which acts on the steered wheels (6) via tie rods (8) and has a steering gear (7) which is located in the load path of forces acting on the tie rods (8), the steering gear (7) having at least one bearing (16, 17) which supports the steering gear (7) in a steering gear housing (15) surrounding the steering gear, with the bearing (16 , 17) and the
Lenkgetriebegehäuse (15) wenigstens ein elastisches Element (19) angeordnet ist, das das Lager (16,17) in Richtung des Lastpfades in dem Lenkgetriebegehäuse (15) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire-Lenksystem wenigstens einen Sensor (20,21,22) umfasst, der dazu eingerichtet ist, eine durch eine auf die Spurstangen (9) ausgeübte Kraft hervorgerufene Veränderung der Lage des Lagers (16) in dem Lenkgetriebegehäuse (15) zu messen. Steering gear housing (15) at least one elastic element (19) is arranged which supports the bearing (16, 17) in the direction of the load path in the steering gear housing (15), characterized in that the steer-by-wire steering system has at least one sensor ( 20, 21, 22) which is set up to measure a change in the position of the bearing (16) in the steering gear housing (15) caused by a force exerted on the tie rods (9).
2. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (20,21,22) ein induktiver Wegsensor ist. 2. Steer-by-wire steering system according to claim 1, characterized in that the at least one sensor (20,21,22) is an inductive displacement sensor.
3. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronisch regelbare Lenksteller (5) einen Elektro motor (10) und das Lenkgetriebe (7) eine mechanische Übersetzungs stufe aufweist, wobei der Elektromotor (10) über die mechanische 3. Steer-by-wire steering system according to claim 1 or 2, characterized in that the electronically controllable steering actuator (5) has an electric motor (10) and the steering gear (7) has a mechanical translation stage, the electric motor (10) about the mechanical
Übersetzungsstufe eine Axialbewegung einer Lenkstange (14) bewirkt, an die die Spurstangen (9) angebunden sind. Transmission stage causes an axial movement of a steering rod (14) to which the tie rods (9) are connected.
4. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische Element (19) eine Wellfeder, Tellerfeder und/oder Kunststoffhülse ist. 4. Steer-by-wire steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one elastic element (19) is a wave spring, plate spring and / or plastic sleeve.
5. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (16) zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material gebildet ist. 2 5. Steer-by-wire steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing (16) is at least partially formed from ferromagnetic material. 2
6. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20,21,22) dazu einge richtet ist, eine Veränderung der Lage des Lagers (16) in dem Lenk getriebegehäuse (15) parallel zur Axialbewegung der Lenkstange (14) zu messen. 6. Steer-by-wire steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (20,21,22) is directed to a change in the position of the bearing (16) in the steering gear housing (15) parallel to measure the axial movement of the steering rod (14).
7. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Sensoren (20,21,22) angeordnet sind, um eine Verkippung des Lagers (16) in dem 7. Steer-by-wire steering system according to one of the preceding claims, characterized in that at least two sensors (20,21,22) are arranged to tilt the bearing (16) in the
Lenkgetriebegehäuse (15) zu messen. Measure steering gear housing (15).
8. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgetriebe (7) einen Kugel gewindetrieb (9) mit Kugelmutter (12) und Gewindestange (13) aufweist und dass das Lager (16) ein Wälzlager ist, das eine Rotation der Kugel mutter (12) in dem Lenkgetriebegehäuse (15) ermöglicht, wobei das wenigstens eine elastische Element (19) zwischen einem Außenring des Wälzlagers (161) und dem Lenkgetriebegehäuse (15) angeordnet ist und der wenigstens eine Sensor (20,21,22) den Abstand zwischen Sensor (20,21,22) und Außenring (161) misst. 8. Steer-by-wire steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the steering gear (7) has a ball screw drive (9) with ball nut (12) and threaded rod (13) and that the bearing (16) is a roller bearing is that allows rotation of the ball nut (12) in the steering gear housing (15), wherein the at least one elastic element (19) is arranged between an outer ring of the roller bearing (161) and the steering gear housing (15) and the at least one sensor ( 20,21,22) measures the distance between the sensor (20,21,22) and the outer ring (161).
9. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (16) ein Kugellager ist. 9. Steer-by-wire steering system according to claim 8, characterized in that the roller bearing (16) is a ball bearing.
10. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innnering des Wälzlagers (160) durch die Kugel mutter (12) gebildet ist und die Gewindestange des Kugelgewindetriebs (13) auf der Lenkstange (14) ausgebildet ist. 10. Steer-by-wire steering system according to claim 8 or 9, characterized in that the inner ring of the roller bearing (160) is formed by the ball nut (12) and the threaded rod of the ball screw drive (13) is formed on the handlebar (14) is.
11. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische Element (19) eine ringförmige Wellfeder ist. 11. Steer-by-wire steering system according to one of the preceding claims 8 to 10, characterized in that the at least one elastic element (19) is an annular wave spring.
12. Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass drei Sensoren (20,21,22) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung zur Rotationsachse der 3 12. Steer-by-wire steering system according to one of the preceding claims 8 to 11, characterized in that three sensors (20,21,22) are provided which are in the circumferential direction to the axis of rotation 3
Kugelmutter (100) um 90° beabstandet angeordnet sind. Ball nut (100) are arranged at 90 ° apart.
13. Steer-by-Wire-Lenksystem (1) nach einem der vorhergehenden 13. Steer-by-wire steering system (1) according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steer-by-Wire- Lenksystem (1) einen Feedback-Aktuator (4) umfasst, der über ein Lenkeingabemittel (3) von einem Fahrer mit einem Fahrerwunsch für einen Lenkwinkel beaufschlagt werden kann und ein Feedback-Signal an das Lenkeingabemittel (3) als Reaktion auf den Fahrerwunsch und einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ausgibt. Claims, characterized in that the steer-by-wire steering system (1) comprises a feedback actuator (4) which can be acted upon by a driver with a driver's request for a steering angle via a steering input means (3) and a feedback signal outputs to the steering input means (3) in response to the driver's request and a driving state of the motor vehicle.
14. Verfahren zur Bestimmung von Spurstangenkräfte für ein Steer-by-Wire Lenksystem (1) eines Kraftfahrzeuges, wobei das Steer-by-Wire- Lenksystem (1) einen über Spurstangen (8) auf die gelenkten Räder (6) wirkenden elektronisch regelbaren Lenksteller (5) umfasst, der ein Lenkgetriebe (7) aufweist, das sich im Lastpfad von auf die Spurstangen (8) wirkenden Kräften befindet, wobei das Lenkgetriebe (7) wenigstens ein Lager (16,17) aufweist, das das Lenkgetriebe (7) in einem das Lenkgetriebe umgebenden Lenkgetriebegehäuse (15) lagert, wobei zwischen dem Lager (16,17) und dem Lenkgetriebegehäuse (15) wenigstens ein elastisches Element (19) angeordnet ist, das das Lager (16,17) in Richtung des Lastpfades in dem Lenkgetriebegehäuse (15) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (20,21,22) zur Bestimmung der Spurstangenkraft vorgesehen ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: 14. Method for determining tie rod forces for a steer-by-wire steering system (1) of a motor vehicle, the steer-by-wire steering system (1) having an electronically controllable steering actuator acting on the steered wheels (6) via tie rods (8) (5) which has a steering gear (7) which is located in the load path of forces acting on the tie rods (8), the steering gear (7) having at least one bearing (16, 17) which supports the steering gear (7) in a steering gear housing (15) surrounding the steering gear, wherein between the bearing (16,17) and the steering gear housing (15) at least one elastic element (19) is arranged, which the bearing (16,17) in the direction of the load path in the Steering gear housing (15) supported, characterized in that at least one sensor (20,21,22) is provided for determining the tie rod force, the method comprising the following steps:
• Messen der Lage des Lagers (16) in dem Lenkgetriebegehäuse (15) mittels des wenigstens einen Sensors (20,21,22), • Measuring the position of the bearing (16) in the steering gear housing (15) by means of the at least one sensor (20,21,22),
• Bestimmen einer Spurstangenkraft mittels der gemessenen Lage des Lagers und einer bekannten Kraft-Weg-Kennlinie des wenigstens einen elastischen Elementes (19). • Determination of a tie rod force by means of the measured position of the bearing and a known force-displacement curve of the at least one elastic element (19).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das 15. The method according to claim 14, characterized in that the
Steer-by-Wire-Lenksystem (1) einen Feedback-Aktuator (4) umfasst, der über ein Lenkeingabemittel (3) von einem Fahrer mit einem Steer-by-wire steering system (1) comprises a feedback actuator (4) which is controlled by a driver via a steering input means (3) with a
Fahrerwunsch für einen Lenkwinkel beaufschlagt werden kann und ein 4 Driver request for a steering angle can be applied and a 4th
Feedback-Signal an das Lenkeingabemittel als Reaktion auf den Feedback signal to the steering input means in response to the
Fahrerwunsch und einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs ausgibt, wobei der Fahrzustand zumindest teilweise mittels der Spurstangenkraft bestimmt wird. Outputs the driver's request and a driving state of the motor vehicle, the driving state being at least partially determined by means of the tie rod force.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (20,21,22) ein induktiver Wegsensor ist und das Lager (16) zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material gebildet ist. 16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that the at least one sensor (20, 21, 22) is an inductive displacement sensor and the bearing (16) is at least partially formed from ferromagnetic material.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, 17. The method according to any one of the preceding claims 14 to 16,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektronisch regelbare Lenksteller (5) einen Elektromotor (10) aufweist und das Lenkgetriebe (7) eine mechanische Übersetzungsstufe, wobei der Elektromotor (10) über die mechanische Übersetzungsstufe eine Axialbewegung einer Lenkstange (14) bewirkt, an die die Spurstangen (8) angebunden sind. characterized in that the electronically controllable steering actuator (5) has an electric motor (10) and the steering gear (7) has a mechanical transmission stage, the electric motor (10) via the mechanical transmission stage causing an axial movement of a steering rod (14) to which the tie rods (8) are connected.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 17, 18. The method according to any one of the preceding claims 14 to 17,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Sensoren (20,21,22) umfasst sind, die dazu eingerichtet sind, eine Veränderung der Lage des Lagers (16) in dem Lenkgetriebegehäuse (15) parallel zur Axialbewegung der Lenkstange (14) sowie eine Verkippung des Lagers (16) zu messen. characterized in that at least two sensors (20,21,22) are included which are set up to detect a change in the position of the bearing (16) in the steering gear housing (15) parallel to the axial movement of the handlebar (14) and tilting of the bearing (16) measure.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 18, 19. The method according to any one of the preceding claims 14 to 18,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgetriebe (7) einen characterized in that the steering gear (7) has a
Kugelgewindetrieb (9) mit Kugelmutter (12) und Gewindestange (13) aufweist und dass das Lager (16) ein Kugellager ist, das eine Rotation der Kugelmutter (12) in dem Lenkgetriebegehäuse (15) ermöglicht, wobei das wenigstens eine elastische Element (19) zwischen einem Außenring des Kugellagers (161) und dem Lenkgetriebegehäuse (15) angeordnet ist und der wenigstens eine Sensor (20,21,22) den Abstand zwischen Sensor (20,21,22) und Außenring (161) misst. Ball screw drive (9) with ball nut (12) and threaded rod (13) and that the bearing (16) is a ball bearing which enables rotation of the ball nut (12) in the steering gear housing (15), the at least one elastic element (19 ) is arranged between an outer ring of the ball bearing (161) and the steering gear housing (15) and the at least one sensor (20,21,22) measures the distance between the sensor (20,21,22) and the outer ring (161).
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 19, 20. The method according to any one of the preceding claims 14 to 19,
dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring des Kugellagers (160) durch die Kugelmutter (12) gebildet ist und die Gewindestange des 5 characterized in that the inner ring of the ball bearing (160) is formed by the ball nut (12) and the threaded rod of the 5
Kugelgewindetriebs (13) auf der Lenkstange (14) ausgebildet ist und das wenigstens eine elastische Element (19) eine ringförmige Wellfeder ist. Ball screw drive (13) is formed on the handlebar (14) and the at least one elastic element (19) is an annular wave spring.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 20, 21. The method according to any one of the preceding claims 14 to 20,
dadurch gekennzeichnet, dass drei Sensoren (20,21,22) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung zur Rotationsachse der Kugelmutter (100) um 90° beabstandet angeordnet sind. characterized in that three sensors (20, 21, 22) are provided, which are arranged at a distance of 90 ° in the circumferential direction to the axis of rotation of the ball nut (100).
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